JP4971054B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置、その現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。

従来から、トナーと磁性キャリアとを含む二成分の現像剤を用いた現像装置を備える画像形成装置が広く用いられている。この種の画像形成装置として、現像に伴ってトナーを消費する現像装置内の現像剤に対して、必要に応じてトナー収容器からトナーを補給することで、現像剤のトナー濃度を所定範囲内に維持するものがある。かかる構成では、現像剤内のキャリアは殆ど消費されず繰り返し使用されるため、画像を出力するにしたがってキャリアが劣化する。具体的には、機械的なストレスなどでキャリア表面のコーディング膜が削れたり、キャリア表面にトナーの成分がスペントしたりする。キャリアが劣化すると、キャリアのトナーを帯電させる能力が徐々に低下し、地肌部汚れ、画像濃度低下、画像濃度ムラなどの異常画像やトナー飛散などの画質低下を引き起こす。このため、この種の画像形成装置では定期的にサービスマンがユーザーを訪問してキャリアの交換を行っていた。このために、メンテナンス費用がかかり画像形成の単価が高くなってしまっていた。

特許文献１には、キャリアとトナーとを混合したプレミックス現像剤を現像装置内の現像剤に補給してトナー濃度の回復を図りながら、増加量分の現像剤を現像装置から排出させる現像装置が記載されている。かかる構成では、現像剤の排出によって古くなったキャリアを少しずつ現像装置内から排出しつつ、プレミックス現像剤中の新しいキャリアを現像装置内の現像剤に補給する。そして、このような排出と補給とによって現像剤中のキャリアを少しずつ新たなものに交換していくことで、キャリアの交換作業を省くことができる。

特許文献１に記載の現像装置では、現像剤を現像ローラに供給しながら現像ローラの軸方向に現像剤を搬送する供給搬送路の現像ローラに現像剤を供給する位置よりも下流側の側壁に設けられた現像剤排出口から現像装置外に現像剤を排出する。また、現像剤排出口が設けられた位置よりも下流側には、現像剤を供給搬送路の上流端に受け渡す循環搬送路と連通する循環開口部が設けられている。この現像装置では、プレミックス現像剤が供給され、現像装置内の現像剤量が増加すると、供給搬送路内の現像剤の嵩が高くなる。このとき、現像剤排出口を設けた位置で、現像剤排出口の高さまで到達した現像剤が現像剤排出口からオーバーフローすることで現像剤が現像装置外部へ排出され、現像剤排出口が設けられた位置で排出されなかった現像剤は循環開口部を通って循環搬送路に送られる。また、供給搬送路内の現像剤の嵩が変化しない状態では、現像剤排出口の位置で現像剤の嵩が現像剤排出口の高さに到達しないため現像剤は排出されず、供給搬送路の下流側に到達した現像剤は循環搬送路に送られる。

このような現像装置では、プレミックス現像剤が供給されて増加した分の現像剤が現像剤排出口から排出されることで、装置内の現像剤中のキャリアを少しずつ新たなものに交換していくことができる。また、供給搬送路内の現像剤の嵩が変化しない状態では、現像剤の排出が行われないため現像装置内の現像剤量が減少することを防止することができる。

特開２０００−１１２２３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の現像装置のように供給搬送路内の現像剤の嵩が増すことで現像剤が現像剤排出口からオーバーフローし装置外部へ排出される構成では、現像剤排出口が詰まって現像剤が排出できなくなるといった不具合が生じる。

ここで、現像剤排出口に現像剤が詰まる理由としては以下の理由が考えられる。
図１６は現像剤排出口９４近傍の拡大説明図である。図１６では、現像剤排出口９４に対して図中手前側が供給搬送路であり、図中斜線部が現像剤を示している。図１６中の矢印Ｌ方向が供給搬送路内での現像剤搬送方向であり、現像剤排出口９４を図１６中手前側から奥側へ通過することで供給搬送路内の現像剤が現像装置の外へ搬送する排出搬送路に現像剤が排出される。

図１６（ａ）は、現像装置内の現像剤量に変化がない定常状態の現像剤排出口９４と現像剤Ｔとの位置関係を示す説明図である。図１６（ａ）に示すように、現像剤Ｔの最上部は現像剤排出口９４の排出口下端部９４ｕと略同じ高さとなっている。この状態では現像剤は排出されず、現像装置内を循環する。図１６（ｂ）は図１６（ａ）の状態の現像装置内に現像剤の補給がなされ、現像装置内の現像剤量が増加して現像剤排出口９４の位置で現像剤Ｔの嵩が増加した状態の現像剤排出口９４と現像剤Ｔとの位置関係を示す説明図である。現像装置内の現像剤量が増加すると、図１６（ｂ）に示すように供給搬送路内の現像剤排出口９４を設けた位置で現像剤Ｔの嵩が高くなる。このとき、現像剤排出口９４の高さまで到達した現像剤Ｔは、図１６（ｂ）中の矢印Ｎで示すように現像剤排出口９４を通過して現像装置外部へ排出される。このとき、現像剤量の増加によって嵩が増した現像剤Ｔは現像剤排出口９４の排出口下端部９４ｕよりも高くなった部分が、ある程度の高さになると自然崩落的に崩れて現像剤排出口９４を通過して排出される。

図１６（ｂ）に示す状態で、図中の矢印Ｎで示す排出される現像剤の時間当り排出量よりも時間当りの補給量の方が多いと、現像剤排出口９４近傍の現像剤Ｔの嵩がさらに高くなり、図１６（ｃ）の状態となる。図１６（ｃ）は、排出口下端部９４ｕが排出口下流端部９４ｅから排出口上流端部９４ｆまで現像剤Ｔに覆われた状態である。すなわち、水平方向について現像剤排出口９４の両側端部である排出口下流端部９４ｅ及び排出口上流端部９４ｆに嵩が増加した現像剤Ｔが達した状態である。

図１６（ｃ）の状態の現像剤排出口９４近傍を上方から見た模式図を図１７に示す。図１７に示すように、現像剤排出口９４は、排出仕切り壁１３５を挟んで隣接する供給搬送路９と排出搬送路２とを連通している。また、現像剤排出口９４は排出仕切り壁１３５の板厚分の奥行きがあり、排出口上端部９４ｔが現像剤排出口９４の上面、排出口下端部９４ｕが底面、そして、排出口上流端部９４ｆ及び排出口下流端部９４ｅが壁面を形成する。そして、供給搬送路９から現像剤排出口９４に進入した現像剤の一部は現像剤排出口９４の底面である排出口下端部９４ｕに乗った状態となる。

図１６（ｃ）の状態の排出口下端部９４ｕでは図１７に示すように、水平方向における現像剤排出口９４の開口幅である排出口上流端部９４ｆから排出口下流端部９４ｅまでの幅よりも広い範囲で供給搬送路９内に現像剤Ｔが存在している。このとき、現像剤排出口９４の底面である排出下端部９４ｕには、水平方向の全域に現像剤が存在する状態である。このような状態では、排出下端部９４ｕ上の現像剤は、上方にある現像剤の重みと、排出口上流端部９４ｆ及び排出口下流端部９４ｅの壁面から受ける力によって、下方にある現像剤は圧がかかってパッキング状態となる。また、現像剤排出口９４の近傍の供給搬送路９内の現像剤は動きが少なく、現像剤排出口９４でパッキング状態となった現像剤に対して現像剤の搬送による外力が加わりにくいため、一度パッキング状態となった現像剤は現像剤排出口９４から簡単には崩れ難く、固着し易い。現像剤が固着した領域では現像剤排出口９４を塞いだ状態となる。このとき、現像剤が固着した領域よりも上方では現像剤排出口９４を通過することは可能であるが、固着した現像剤の上でも現像剤はパッキング状態となり、固着する。そして、現像剤がパッキング状態となることによって現像剤が固着した領域は下方から順に上方へと広がっていき、いずれ固着した現像剤が現像剤排出口９４全体を塞いだ状態となって、現像剤排出口９４が詰まるという不具合が生じる。

なお、図１６及び図１７では、現像剤排出口９４の排出口下端部９４ｕで排出口上流端部９４ｆから排出口下流端部９４ｅまでの幅よりも広い範囲に現像剤Ｔが存在することに起因して、現像剤排出口９４に現像剤が詰まる現象について説明した。同様の現象は、現像剤排出口９４の上端部に現像剤が達した状態、すなわち、現像剤排出口９４の排出口上端部９４ｔから排出口下端部９４ｕまでの幅よりも広い範囲に滞留現像剤Ｔが存在する状態でも起こり得るものである。現像剤Ｔが排出口上端部９４ｔに達した状態では、現像剤排出口９４の底面である排出口下端部９４ｕ上の現像剤は、現像剤排出口９４の上面である排出口上端部９４ｔと排出口下端部９４ｕとから上下方向に挟まれるような圧力を受けてパッキング状態となる。排出口上端部９４ｔと排出口下端部９４ｕとに上下方向の圧力を受けてパッキング状態となった現像剤が固着すると、現像剤が固着した近傍から水平方向に現像剤が固着した領域が広がっていき、現像剤排出口９４が詰まるという不具合が生じる。なお、高さ方向のパッキング状態であるため、なんらかの衝撃で崩れることもあるが、崩れた現像剤は排出口下端部９４ｕ上に拡がり、上述した排出口上流端部９４ｆ及び排出口下流端部９４ｅの壁面から圧力を受けたパッキング状態となり、現像剤の固着につながる。

このような理由などにより現像剤排出口が詰まってしまうと、現像剤の補給により過剰となった分の現像剤が現像剤排出口から適切に排出されなくなり、現像装置内の現像剤量が必要以上に多くなってしまうといった問題が生じる。現像装置内の現像剤量が必要以上に多くなってしまうと、現像装置内の空気圧が上昇して通常では現像剤が通過しない隙間から現像剤が噴出して、現像装置を備える画像形成装置の装置内汚れにつながる。さらに、現像剤装置内の現像剤量が現像装置内に収容できる現像剤量を超過して現像装置の破損につながるおそれがある。

これまで、プレミックス現像剤を用いてトナーとキャリアとの両方を現像装置に補給する例について説明したが、次のような場合にも同様の問題が生じ得る。即ち、トナーとキャリアとを別々に補給する場合や、トナー及びキャリアの何れか一方とプレミックス現像剤とを補給する場合などである。

また、トナーのみからなる１成分現像剤を用いる現像装置においても、現像装置内に現像剤を補給し、この補給によって過剰となった分の現像剤を現像剤排出口から装置外部へ排出する構成であれば、上記と同様の問題が生じ得る。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤排出口を詰まらせることなく現像剤を適切に装置外部へ排出し、装置内の現像剤量が必要以上に多くなるのを抑制できる現像装置、その現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給領域では該現像剤担持体に現像剤を供給しながら現像剤を搬送する現像剤搬送路と、現像剤補給手段から該現像剤搬送路へ現像剤を補給するための現像剤補給口とを備えた現像装置において、該現像剤搬送路内の箇所の、現像剤面よりも常に上方となる所定の高さに設けられた、現像剤を装置外部に排出する現像剤排出口と、該現像剤搬送路内の現像剤を跳ね上げて該現像剤排出口に現像剤を送り込む現像剤跳ね上げ手段と、上記現像剤搬送路内の現像剤の有無を検知する現像剤検知手段とを有することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤搬送路は現像剤に搬送力を付与する現像剤搬送部材を有しており、上記現像剤跳ね上げ手段は該現像剤搬送部材であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記現像剤搬送路は、上記現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給搬送路と、上記潜像担持体と対向する箇所を通過後の該現像剤担持体上から回収された現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該現像剤供給搬送路と同方向に搬送する現像剤回収搬送路と、現像に用いられずに該現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、該現像剤担持体から回収され該現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該余剰現像剤と該回収現像剤とを攪拌しながら該現像剤供給搬送路とは逆方向に搬送し、攪拌後の攪拌現像剤を該現像剤供給搬送路に供給する現像剤攪拌搬送路とであり、該現像剤回収搬送路の搬送方向下流側と攪拌搬送路の搬送方向上流側との間に、上記現像剤検知手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の現像装置において、上記現像剤検知手段を上記供給搬送路の搬送方向下流側にも設けたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の現像装置において、上記供給搬送路の搬送方向下流側に設けられた上記現像剤検知手段の検知結果に基づいて、上記現像剤補給口からの現像剤の補給を制御する制御手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の現像装置において、上記現像剤検知手段の検知結果に基づいて現像剤排出に係る動作を制御する第２の制御手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の現像装置において、上記現像剤排出口に送り込まれた現像剤を装置外部へ搬送する現像剤排出手段を有しており、上記第２の制御手段が行う上記現像剤排出に係る動作の制御は、少なくとも該現像剤排出手段の駆動制御であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項６または７の現像装置において、上記現像剤排出口を開閉するシャッタ手段を有しており、上記第２の制御手段が行う上記現像剤排出に係る動作の制御は、少なくとも該シャッタ手段の開閉動作制御であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置において、上記現像剤搬送路内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、該現像剤搬送路にトナーとキャリアとからなる現像剤を補給する現像剤補給手段とを有しており、該現像剤補給手段は、トナーとキャリアとを独立制御で該現像剤搬送路に補給可能であり、該トナー濃度検知手段の検知結果に基づいてトナーとキャリアとの補給割合を設定することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、現像手段と、像担持体、帯電手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジにおいて、現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、現像手段と、像担持体、帯電手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジにおいて、現像手段として、請求項９の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体に担持された潜像を現像する現像手段と、該現像手段に現像剤を補給する現像剤補給手段とを備えた画像形成装置において、該現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、該現像手段として、請求項９の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、現像手段と、像担持体、帯電手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジと、該現像手段に現像剤を補給する現像剤補給手段とを備えた画像形成装置において、該プロセスカートリッジとして、請求項１０のプロセスカートリッジを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、現像手段と、像担持体、帯電手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、該プロセスカートリッジとして、請求項１１のプロセスカートリッジを用いたことを特徴とするものである。

本発明においては、現像剤搬送路内の現像剤を現像剤跳ね上げ手段によって跳ね上げることで、現像剤面よりも常に上方にある現像剤排出口へ現像剤を送り込み装置外部へ排出する。つまり、現像剤を現像剤補給口から補給することで過剰となった現像剤搬送路内の現像剤をオーバーフローによって現像剤排出口から排出しない。これにより、上記した理由で現像剤排出口が詰まってしまうのを抑制することができる。よって、現像剤排出口を詰まらせることなく現像排出口から現像剤を装置外部へ適切に排出することができる。

以上、本発明によれば、現像剤排出口を詰まらせることなく現像剤を適切に装置外部へ排出し、現像装置内の現像剤量が必要以上に多くなるのを抑制できるという優れた効果がある。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、複数の感光体１が並行配設されたタンデム型のカラーレーザー複写機（以下、単に「複写機」という）の一実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。この複写機はプリンタ部１００、これを載せる給紙装置２００、プリンタ部１００の上に固定されたスキャナ３００などを備えている。また、このスキャナ３００の上に固定された原稿自動搬送装置４００なども備えている。

プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋからなる画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック用の部材であることを示している（以下同様）。プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの他には、光書込ユニット２１、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、レジストローラ対４９、ベルト定着方式の定着装置２５などが配設されている。

光書込ユニット２１は、図示しない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体１の表面にレーザ光を照射する。

プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、ドラム状の感光体１、帯電器、現像装置４、ドラムクリーニング装置、除電器などを有している。

以下、イエロー用のプロセスカートリッジ１８について説明する。
帯電手段たる帯電器によって、感光体１Ｙの表面は一様帯電される。帯電処理が施された感光体１Ｙの表面には、光書込ユニット２１によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。すると、照射部（露光部）の電位が減衰する。この減衰により、感光体１Ｙ表面にＹ用の静電潜像が形成される。形成されたＹ用の静電潜像は現像手段たる現像装置４Ｙによって現像されてＹトナー像となる。
Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の中間転写ベルト１１０に一次転写される。一次転写後の感光体１Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。
Ｙ用のプロセスカートリッジ１８Ｙにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体１Ｙは、除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて、初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ１８Ｍ，Ｃ，Ｋについても同様である。

次に、中間転写ユニットについて説明する。
中間転写ユニット１７は、中間転写ベルト１１０やベルトクリーニング装置９０などを有している。また、張架ローラ１４、駆動ローラ１５、二次転写バックアップローラ１６、４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなども有している。
中間転写ベルト１１０は、張架ローラ１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示しないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転によって図中時計回りに無端移動せしめられる。
４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１１０の内周面側に接触するように配設され、図示しない電源から一次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト１１０をその内周面側から感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体１と一次転写バイアスローラとの間に一次転写電界が形成される。
Ｙ用の感光体１Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１１０上に一次転写される。このＹトナー像の上には、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体１Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト１１０上には多重トナー像たる４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像は、後述の二次転写ニップで図示しない記録体たる転写紙に二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置９０によってクリーニングされる。

次に、二次転写装置２２について説明する。
中間転写ユニット１７の図中下方には、２本の張架ローラ２３によって紙搬送ベルト２４を張架している二次転写装置２２が配設されている。紙搬送ベルト２４は、少なくとも何れか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動せしめられる。２本の張架ローラ２３のうち、図中右側に配設された一方のローラは、中間転写ユニット１７の二次転写バックアップローラ１６との間に、中間転写ベルト１１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０と、二次転写装置２２の紙搬送ベルト２４とが接触する二次転写ニップが形成されている。そして、この一方の張架ローラ２３には、トナーと逆極性の二次転写バイアスが図示しない電源によって印加される。この二次転写バイアスの印加により、二次転写ニップには中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０上の４色トナー像をベルト側からこの一方の張架ローラ２３側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。後述のレジストローラ対４９によって中間転写ベルト１１０上の４色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この二次転写電界やニップ圧の影響を受けた４色トナー像が二次転写せしめられる。なお、このように一方の張架ローラ２３に二次転写バイアスを印加する二次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。

複写機本体の下部に設けられた給紙装置２００には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。それぞれの給紙カセット４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙を給紙路４６に向けて送り出される。

給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、その路内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対４９に向けて搬送する。レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。一方、中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って上記二次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を二次転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト１１０上の４色トナー像が転写紙に密着する。そして、転写紙上に二次転写されて、白色の転写紙上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って二次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト２４上から定着装置２５に送られる。

定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架しながら無端移動せしめるベルトユニットと、このベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。これら定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおいける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される方のローラは、内部に図示しない熱源を有しており、これの発熱によって定着ベルト２６を加圧する。加圧された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着せしめられる。

定着装置２５内で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板の外側に設けたスタック部５７上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の二次転写ニップに戻されるかする。

図示しない原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上セットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。この後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。

このようにして原稿がセットされた後、図示しないコピースタートスイッチが押下されると、スキャナ３００による原稿読取動作がスタートする。但し、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動移動させる。原稿読取動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射せしめられ、結像レンズ３５を通過した後、読取センサ３６に入射される。読取センサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。

このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ内の各機器や、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット２１が駆動制御されて、各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。

また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転せしめられ、ペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙カセット４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて反転給紙路４６に進入した後、搬送ローラ対４７によって二次転写ニップに向けて搬送される。このような給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１からの給紙が行われる場合もある。この場合、手差し給紙ローラ５０が選択回転せしめられて手差しトレイ５１上の転写紙を送り出した後、分離ローラ５２が転写紙を１枚ずつ分離してプリンタ部１００の手差し給紙路５３に給紙する。

本複写機は、２色以上のトナーからなる他色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面に全ての感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを接触させる。これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面をＹ，Ｍ，Ｃ用の感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃから離間させる。そして、４つの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用の感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ，Ｍ，Ｃについては、感光体１だけでなく、現像器も駆動を停止させて、感光体１や現像剤の不要な消耗を防止する。

本複写機は、複写機内の下記機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される図示しない制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等などから構成される図示しない操作表示部とを備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、３つのモードの中から１つを選択することができる。この３つの片面プリントモードとは、ダイレクト排出モードと、反転排出モードと、反転デカール排出モードとからなる。

図３は、４つプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうちの１つが備える現像装置４及び感光体１を示す拡大構成図である。４つのプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、同図では「４」に付すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字を省略している。
図３に示すように感光体１は図中矢印Ｇ方向に回転しながら、その表面を不図示の帯電装置により帯電される。帯電された感光体１の表面は不図示の露光装置より照射されたレーザ光により静電潜像を形成された潜像に現像装置４からトナーを供給され、トナー像を形成する。

現像装置４は、図中矢印Ｉ方向に表面移動しながら感光体１の表面の潜像にトナーを供給し、現像する現像剤担持体としての現像ローラ５を有している。また、現像ローラ５に現像剤を供給しながら図３の手前方向に現像剤を搬送する供給搬送部材としての供給スクリュ８を有している。供給スクリュ８は、回転軸とこの回転軸に設けられた羽部とを備え、回転することにより軸方向に現像剤を搬送する現像剤搬送スクリュである。
現像ローラ５の供給スクリュ８との対向部から表面移動方向下流側には、現像ローラ５に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制部材としての現像ドクタ１２を備えている。
現像ローラ５の感光体１との対向部である現像部から表面移動方向下流側には、現像部を通過した現像済みの現像剤を回収し、回収した回収現像剤を供給スクリュ８と同方向に搬送する回収搬送部材としての回収スクリュ６を備えている。供給スクリュ８を備えた供給搬送路９は現像ローラ５の横方向に、回収スクリュ６を備えた現像剤回収搬送路としての回収搬送路７は現像ローラ５の下方に並設されている。

現像装置４は、供給搬送路９の下方で回収搬送路７に並列して、攪拌搬送路１０を設けている。攪拌搬送路１０は、現像剤を攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向である図中奥方向に搬送する攪拌搬送部材としての攪拌スクリュ１１を備えている。
供給搬送路９と攪拌搬送路１０とは仕切り部材としての第一仕切り壁１３３によって仕切られている。第一仕切り壁１３３の供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを仕切る箇所は図中手前側と奥側との両端は開口部となっており、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とが連通している。
なお、供給搬送路９と回収搬送路７とも第一仕切り壁１３３によって仕切られているが、第一仕切り壁１３３の供給搬送路９と回収搬送路７とを仕切る箇所には開口部を設けていない。
また、攪拌搬送路１０と回収搬送路７との２つの搬送路は仕切り部材としての第二仕切り壁１３４によって仕切られている。第二仕切り壁１３４は、図中手前側が開口部となっており、攪拌搬送路１０と回収搬送路７とが連通している。
現像剤搬送部材である供給スクリュ８、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１は樹脂もしくは金属のスクリュからなっており各スクリュ径は全てφ２２［ｍｍ］でスクリュピッチは供給スクリュ８が５０［ｍｍ］の２条巻き、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１が２５［ｍｍ］の１条巻き、回転数は供給スクリュ８を６９０［ｒｐｍ］に、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１を７３０［ｒｐｍ］に設定している。

現像ローラ５上にステンレスからなる現像ドクタ１２によって薄層化された現像剤を感光体１との対抗部である現像領域まで搬送し現像を行う。現像ローラ５の表面はＶ溝あるいはサンドブラスト処理されておりφ２５［ｍｍ］のＡｌもしくはＳＵＳ素管からなり、現像ドクタ１２及び感光体１とのギャップは０．３［ｍｍ］程度となっている。
現像後の現像剤は回収搬送路７にて回収を行い、図３中の断面手前側に搬送され、非画像領域部に設けられた第一仕切り壁１３３の開口部で、攪拌搬送路１０へ現像剤が移送される。なお、攪拌搬送路１０における現像剤搬送方向上流側の第一仕切り壁１３３の開口部の付近で攪拌搬送路１０の上側に設けられたトナー補給口９５から攪拌搬送路１０にトナーが補給される。

次に、３つの現像剤搬送路内での現像剤の循環について説明する。
図４は現像剤搬送路内の現像剤の流れを説明する現像装置４の斜視断面図である。図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。
また、図５は、現像装置４内の現像剤の流れの模式図であり、図４と同様、図中の各矢印は現像剤の移動方向を示している。

攪拌搬送路１０から現像剤の供給を受けた供給搬送路９では、現像ローラ５に現像剤を供給しながら、供給スクリュ８の搬送方向下流側に現像剤を搬送する。そして、現像ローラ５に供給され現像に用いられず供給搬送路９の搬送方向下流端まで搬送された余剰現像剤は第一仕切り壁１３３の余剰開口部９２より攪拌搬送路１０に供給される（図５中矢印Ｅ）。
現像ローラ５から回収搬送路７に送られ、回収スクリュ６によって回収搬送路７の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤は第二仕切り壁１３４の回収開口部９３より攪拌搬送路１０に供給される（図５中矢印Ｆ）。
そして、攪拌搬送路１０は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌し、攪拌スクリュ１１の搬送方向下流側であり、供給スクリュ８の搬送方向上流側に搬送し、第一仕切り壁１３３の供給開口部９１より供給搬送路９に供給される（図５中矢印Ｄ）。
攪拌搬送路１０では攪拌スクリュ１１によって、回収現像剤、余剰現像剤及び移送部で必要に応じて補給されるトナーを、回収搬送路７及び供給搬送路９の現像剤と逆方向に攪拌搬送する。そして、搬送方向下流側で連通している供給搬送路９の搬送方向上流側に攪拌された現像剤を移送する。なお、攪拌搬送路１０の下方には、不図示のトナー濃度センサが設けられ、センサ出力により不図示のトナー補給制御装置を作動し、不図示のトナー収容部からトナー補給を行っている。

図５に示す現像装置４では、供給搬送路９と回収搬送路７とを備え、現像剤の供給と回収とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が供給搬送路９に混入することがない。よって、供給搬送路９の搬送方向下流側ほど現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを防止することができる。また、回収搬送路７と攪拌搬送路１０とを備え、現像剤の回収と攪拌とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が攪拌の途中に落ちることがない。よって、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路９に供給されるため、供給搬送路９に供給されるの現像剤が攪拌不足となることを防止することができる。このように、供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が低下することを防止し、供給搬送路９内の現像剤が攪拌不足となることを防止することができるので現像時の画像濃度を一定にすることができる。

なお、図５に示すように、現像装置４の下部から上部への現像剤の移動は矢印Ｄのみである。矢印Ｄで示す現像剤の移動は、攪拌スクリュ１１の回転で現像剤を押し込むことにより、現像剤を盛り上がらせて供給搬送路９に現像剤を供給するものである。
このような現像剤の移動は、現像剤に対してストレスを与えることになり、現像剤の寿命低下の一因となる。
このような、現像剤を下方から上方に持ち上げる際に現像剤にストレスがかかり現像剤中のキャリアの膜削れやトナーのスペント化がその個所で発生し、それに伴い画像品質の安定性が保たれなくなってしまう。
よって、矢印Ｄで示す現像剤の移動における現像剤のストレスを軽減することで現像剤の長寿命化を図ることが出来る。現像剤の長寿命化を図ることにより、現像剤の劣化を防止して常に画像濃度ムラの無い画像品質の安定した現像装置を提供することができる。

本実施形態の現像装置４では、図３に示すように、供給搬送路９を攪拌搬送路１０の斜め上方になるように配置している。斜め上方に配置することにより、供給搬送路９を攪拌搬送路１０の垂直上方に設け現像剤を持ち上げるものに比べて、矢印Ｄで示す現像剤の移動における現像剤のストレスを軽減することができる。
さらに、現像装置４では、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを斜めに配置することで、図３に示すように、攪拌搬送路１０の上部壁面が供給搬送路９の下部壁面よりも高い位置となるように配置している。
供給搬送路９を攪拌搬送路１０に対して垂直上方に持ち上げることは、重力に逆らって現像剤を攪拌スクリュ１１の圧によって持ち上げるので現像剤にストレスがかかる。一方、攪拌搬送路１０の上部壁面が供給搬送路９の下部壁面よりも高い位置となるように配置することで、攪拌搬送路１０の最高点に存在する現像剤が供給搬送路９の最下点に重力に逆らわず流れ込むことができるので、現像剤にかかるストレスを低減することができる。
なお、攪拌搬送路１０の現像剤搬送路下流側の、攪拌搬送路１０と供給搬送路９とが連通している部分の攪拌スクリュ１１の軸にフィン部材を設けても良い。このフィン部材は攪拌スクリュ１１の軸方向に平行な辺と、攪拌スクリュ１１の軸方向に垂直な辺とから構成される板状の部材である。このフィン部材で現像剤を掻き上げることにより、攪拌搬送路１０から供給搬送路９へ、より効率的な現像剤の受渡しを行うことができる。

また、現像装置４では、現像ローラ５と供給搬送路９との中心間距離Ａが、現像ローラ５と攪拌搬送路１０との中心間距離Ｂよりも短くなるように、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを配置している。これにより供給搬送路９から現像ローラ５に現像剤を無理無く供給することができ、装置の小型化を図ることもできる。
また、攪拌スクリュ１１は、図３中の手前側から見て反時計回り方向（図中矢印Ｃ方向）に回転しており、現像剤は攪拌スクリュ１１の形状に沿って現像剤を持ち上げて供給搬送路９に移送させている。これにより、現像剤を効率良く持ち上げることが可能となり現像剤にかかるストレスもより低減することができる。

次に、現像装置４の供給搬送路９、攪拌搬送路１０及び回収搬送路７からなる現像剤搬送路へのトナーを補給する位置について説明する。図６は、現像装置４の外観斜視図である。
図６に示すように、トナーを補給するトナー補給口９５を攪拌スクリュ１１を備える攪拌搬送路１０の搬送方向上流端部の上方に設けている。
また、トナー補給口９５としては、攪拌搬送路１０の搬送方向上流端部の上方に限らず、回収搬送路７の下流端部の上方に設けても良い。
さらに、回収搬送路７から攪拌搬送路１０へ現像剤の受渡しを行う箇所である回収開口部９３の真上にトナー補給口９５を設けるようにしても良い。さらに、受渡し部である回収開口部９３では現像剤が混ざりやすいため、この位置で補給を行うことによりより効率よく現像剤の攪拌を行うことができる。

次に、現像装置４内の現像剤の入れ替えについて説明する。
現像剤補給手段である不図示のトナー補給制御装置は、不図示のトナー収容部内のトナーをトナー補給口９５から現像装置４に補給する。本実施形態の現像装置４では現像装置４のトナー補給口９５からトナーとキャリアとを含む現像剤が補給される。以降、現像装置４に補給されるトナーとキャリアとが混合された現像剤をプレミックストナーと称する。
また、供給搬送路９には、プレミックストナーなどの補給により現像装置４内の現像剤量が必要以上に多くなった場合に現像装置４の外部へ供給搬送路９内の現像剤の一部を排出する現像剤排出口９４と、現像剤排出口９４から排出された現像剤を現像装置４の外部に搬送する排出搬送スクリュ２ａを備えた排出搬送路２とを有する。排出搬送路２は、供給搬送路９の搬送方向下流側で仕切り壁１３５を挟んで供給搬送路９と隣り合うように配置され、現像剤排出口９４は供給搬送路９と排出搬送路２とを連通するように仕切り壁１３５に設けられた開口である。なお、本実施形態においては、現像剤排出口９４として現像剤の搬送方向後端から３９［ｍｍ］の幅で開口させているが、これに限るものではなく後述するような跳ね上げられた現像剤を排出搬送路２へ排出できるように開口させれば良い。

次に、現像剤排出口９４を備えた現像装置４について説明する。
図１は、図３と同じ方向から見た供給搬送路９の搬送方向下流端近傍の現像装置４の断面説明図である。
なお、供給搬送路９の搬送方向下流端近傍とは、例えば、供給搬送路９から攪拌搬送路１０へと現像剤が受け渡される現像剤受渡し部と供給搬送路９の搬送方向で同位置となる箇所である。

また、供給搬送路９内の供給スクリュ８の回転方向は、図３でいうところの供給スクリュ８の搬送方向に向かって右回り（矢印Ｍの方向）であって、現像ローラ５に対して現像剤を下方から持ち上げて供給する方向に回転している。ここで、供給スクリュ８の回転方向を左回りにし、現像剤を上から振り掛けるようにして現像ローラ５に現像剤を供給すると、現像剤が飛び散りながら現像ローラ５に供給される。一方、供給スクリュ８の回転方向を図３に示すように右回りにすると、現像剤がたまっている供給搬送路９の下方から現像剤を持ち上げるようにして現像ローラ５に現像剤が供給されるようになる。現像剤が飛び散りながら供給するよりも、下方から持ち上げるようにして供給するほうが現像剤の供給性が安定するため、現像装置４では供給スクリュ８の回転方向を図３でいうところの右回りに設定している。
特に本実施形態の現像装置４のように現像ローラ５に供給した現像剤を供給搬送路９へ戻さず、回収搬送路７へ回収するものでは、現像剤量は供給搬送路９の下流に行くにしたがって減少していく。このため、現像剤がたまっている下方からくみ上げて現像ローラ５に供給するもののほうが現像剤の供給性の面では優れている。

ここで、搬送されることで供給搬送路９内を移動する勢いや、現像剤搬送スクリュである供給スクリュ８の回転する力によって供給搬送路９内の現像剤は飛び跳ねる。そして、図１に示すように、現像剤搬送路である供給搬送路９の、現像剤面よりも常に上方となる所定の高さに現像剤排出口９４を設けることで、図１中の矢印Ｔで示すような経路（図５中矢印Ｋ方向）で、飛び跳ねた現像剤が飛翔して現像剤排出口９４を通過して排出される。また、このような位置に現像剤排出口９４を設けることで、現像剤排出口９４が供給搬送路９の現像剤の現像剤面（供給スクリュ８の駆動中及び静止中を含め現像剤と空気との境界面である入れ目）よりも常に上方にあるので、現像剤の嵩が増すことで現像剤が現像剤排出口９４から排出されることなく、上記した理由で現像剤排出口９４が現像剤で詰まってしまうのを抑制することができる。

なお、図１では、飛び跳ねた現像剤が現像剤排出口９４に向かう経路を矢印Ｔで示した。矢印Ｔは、飛び跳ねた現像剤が現像剤排出口９４に向かう経路を模式的に示したものであり、飛び跳ねた現像剤が現像剤排出口９４に向かう経路としては矢印Ｔで示すものに限るものではない。

ところが、本実施形態のように現像剤が飛び跳ねて排出される場合、供給搬送路９内の現像剤排出口９４を設けた位置を搬送される現像剤が適正な量の状態や、適正な量を下回る状態であっても、飛び跳ねた現像剤が排出される恐れがある。このように飛び跳ねた現像剤が排出される状態であると、現像装置４内の現像剤が適正な量以下の状態であるにもかかわらず現像剤排出口９４から現像剤が排出されることがあり、現像装置４内の現像剤量が必要量を下回り、感光体１への現像剤の供給が不安定になる恐れがある。そして、感光体１への現像剤の供給が不安定になると画像抜けなどの異常画像が発生する。

そのため、本実施形態においては、図７に示すように現像剤排出口９４にシャッタ９６を設けており、図８に示すように、現像剤の排出を行う必要がある場合には制御部から信号を送り図示しないソレノイドによってシャッタ９６を図９に示すように現像剤排出口９４を開口するように動かし、現像剤の排出を行う必要が無い場合には制御部から信号を送り上記ソレノイドによってシャッタ９６を図１０に示すように現像剤排出口９４が閉口するように動かしている。これにより、現像装置４内の現像剤が適正な量以下の状態であるにもかかわらず現像剤排出口９４から現像剤が排出され、現像装置４内の現像剤量が必要量を下回り、感光体１への現像剤の供給が不安定になるのを抑制することができる。なお、シャッタ９６の開閉方法は図９及び図１０に示したものに限らず、上下方向乃至左右方向にシャッタ９６をスライドさせることによって開閉する構成でも良い。また、制御部によるシャッタ開閉の制御は後述する現像剤検知センサ９７，９８の検知結果に基づいて行っている。

図１１に現像剤検知センサ９７，９８の設置箇所を示す。図１１の領域Ｐ（回収搬送路７の搬送方向下流側から攪拌搬送路１０の搬送方向上流側の位置）及び領域Ｑ（供給搬送路９の搬送方向下流側）の位置に圧電振動方式（透磁率検知方式等の他の現像剤検知方式のセンサでも可能である）の現像剤検知センサ９７，９８を設置している。そして、これらの位置の現像剤の量を現像剤検知センサ９７，９８によって検知し、領域Ｐの位置に設置した現像剤検知センサ９７の出力（現像剤有り判定時に５Ｖ出力、現像剤無し判定時に０Ｖ出力）を制御部にフィードバックして、シャッタ９６の開閉制御や、排出搬送スクリュ２ａを回転駆動させる図示しないモータの駆動制御を行う。なお、現像剤検知センサ９７から５Ｖの出力があったときにのみ現像剤排出口９４が開口するようにシャッタ９６を動かしたり、排出搬送スクリュ２ａを回転駆動させている。また、このように現像剤有りの出力があったときにのみ排出搬送スクリュ２ａを回転させることによって、現像剤を排出する必要のないときなどに排出搬送スクリュ２ａを無駄に回転させることがなくなるので、省エネルギー化が可能となる。一方で領域Ｑの位置に設置した現像剤検知センサ９８の出力をプレミックストナーの補給或いはトナーとキャリアとを独立に補給可能なトナー補給制御装置にフィードバックしている。なお、フィードバック制御は図１２のように行い、詳しい制御は後述する。

また、本実施形態のように現像剤を跳ね上げて排出するような構成では、現像剤の排出量を測定しづらいため現像剤を必要以上に排出してしまう恐れがある。そのため、本実施形態のように現像剤検知センサ９７，９８による現像剤量を検知結果に基づいて現像剤の排出を制御することは、現像剤を必要以上に排出してしまうなどの不具合が生じるのを抑制するのに有効である。

なお、領域Ｐの現像剤検知センサ９７の設置箇所に関しては次の理由で決定した。本実施形態で使用した現像装置４においてはトナー濃度８％にて６００ｇ以上の現像剤が入ると、攪拌スクリュ１１は現像剤の搬送能力限界に達してしまい領域Ｐの位置で対流を起こし始める。さらに現像剤の量を増加させると、その対流は回収搬送路７の搬送方向上流まで影響を及ぼし、現像ローラ５と下ケースとの隙間から現像剤があふれ出てしまう不具合を発生させる。そのため、本実施形態では、現像装置４に６００ｇの現像剤が入ると領域Ｐの位置にて現像剤検知センサ９７が現像剤有りを検知するように設置した。

また、領域Ｑの現像剤検知センサ９８の位置に関しては次の理由で決定した。本実施形態で使用した現像装置４においてはトナー濃度８％にて現像剤の量が５００ｇを下回ると供給搬送路９の搬送方向下流で現像剤の量が少なくなるため、供給搬送路９の搬送方向下流にて現像スリーブに充分に現像剤を供給できなくなり、ここに対応した位置で画像濃度が出なくなるという不具合を発生させる。そのため、本実施形態では、現像装置４の現像剤の量が５００ｇを下回ると領域Ｑの位置にて現像剤検知センサ９８が現像剤無しを検知するように設置した。

つまり、領域Ｐ及び領域Ｑのように、現像剤の量が上限を超えた時の不具合や現像剤の量が下限を下回ったときの不具合を起こす位置の近くで現像剤の量を検知することでより確実に上記したような不具合が生じるのを防止できるようにしている。

次に、本実施形態の現像装置４を用いた実験により確認した具体的な現像装置内での現像剤溢れの発生メカニズムを図１３に示す。回収搬送路７から攪拌搬送路１０に搬送されてきた現像剤と供給搬送路９から攪拌搬送路１０に搬送された現像剤が合流する位置（図１３の領域Ｒ）で現像剤過多になると、この位置で現像剤が対流を起こし、この位置の現像剤の嵩が上昇する（図１４参照）。さらに現像剤を追加していくと対流範囲が下流に広がっていく。そして、対流による現像剤の嵩上昇変動が回収搬送路７の現像ローラ範囲α（現像ローラ５と下ケースの開口部がある地点）にまで達してしまい、この位置の現像剤の嵩が上昇してしまうと、現像ローラ５と下ケースとの開口部から溢れ出るのが現像剤溢れのメカニズムである。このようなメカニズムによって現像剤溢れが発生するため、本実施形態のように、現像剤の嵩の上昇が現像ローラ範囲αに達するより前の位置、言い換えれば、回収搬送路７の搬送方向下流と攪拌搬送路１０の搬送方向上流との間、に現像剤検知センサ９７，９８を設けて対流が現像ローラ範囲αに達する前に現像剤検知センサ９７，９８の出力を現像剤の排出動作にフィードバックすることで現像剤溢れを未然に防ぐことが可能になる。

次に、現像ローラ５上の現像剤枯渇のメカニズムは次のようになっている。供給搬送路９の現像剤は現像ローラ５に現像剤を供給しつつ下流に運ばれていく。その為、供給搬送路９の搬送方向下流（図１３の領域Ｓ）では供給搬送路９の搬送方向上流に比べて現像剤が少なくなることになる。よって、供給搬送路９に現像剤が充分に無い場合においては供給搬送路９の搬送方向下流で供給搬送路９から現像ローラ５に供給するだけの充分な現像剤が確保できなくなる。現像ローラ５に充分な現像剤が供給できなくなった場合に現像ローラ５上の現像剤の枯渇が発生してしまう。そして、現像ローラ５上の現像剤の枯渇が発生した部分においては適切な画像濃度がでないなどの不具合が発生する。

本実施形態では、上記したように現像剤検知センサ９８を供給搬送路９の搬送方向下流に、及び、現像剤検知センサ９７を回収搬送路７の搬送方向下流と攪拌搬送路１０の搬送方向上流との間に設け、これらの出力をそれぞれトナー（キャリア１５％をブレンドしたプレミックストナー）補給とキャリア補給、排出搬送スクリュ２ａの駆動ＯＮ／ＯＦＦ、及び、シャッタ９６の開閉動作にフィードバックする構成となっている。

なお、図１２に示したように現像剤検知センサ９７，９８の具体的なフィードバック方法は次のようになっている。現像剤検知センサ９８は現像装置４内の現像剤の嵩が（ＴＣ８％初期剤で）４５０ｇ以上で現像剤有り（１）を検知し、出力が現像剤無し（０）になると、トナー濃度センサの出力から現像装置内ののＴＣ（トナー濃度）を検出し、狙いのＴＣ（本実施形態では現像装置内のＴＣと同じＴＣ）になるようにトナー（１５％のキャリアをブレンドしたプレミックストナー）とキャリアとの補給を行う。

現像剤検知センサ９７は現像装置内の現像剤の嵩が（ＴＣ８％初期剤で）６００ｇ以上で現像剤有り（１）を検知し、現像剤排出口９４のシャッタ９６を開けて（１）排出搬送路２に現像剤が送り込まれるようにし、排出スクリュの駆動をＯＮ（１）にして現像剤を排出する。

図１５は、各現像剤検知センサ９７，９８の出力と現像装置内の現像剤量との関係を示したものである。図１５に示すように、本構成によって現像装置内の現像剤の量は、現像ローラ５上の現像剤枯渇の発生する現像剤量４００ｇ以下及び現像剤溢れの発生する６３０ｇ以上にはならず、不具合のない安定した現像剤量の範囲を維持できる。

以上、本実施形態によれば、現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体である感光体１と対向する箇所で感光体１の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体である現像ローラ５と、現像ローラ５に現像剤を供給する現像剤供給領域では現像ローラ５に現像剤を供給しながら現像剤を搬送する現像剤搬送路である供給搬送路９と、現像剤補給手段であるトナー補給制御装置から現像剤搬送路へ現像剤を補給するための現像剤補給口であるトナー補給口９５とを備えた現像装置において、供給搬送路９内の箇所の、現像剤面よりも常に上方となる所定の高さに設けられた、現像剤を装置外部に排出する現像剤排出口９４と、供給搬送路９内の現像剤を跳ね上げて現像剤排出口９４に現像剤を送り込む現像剤跳ね上げ手段である供給スクリュ８とを有している。これにより、供給搬送路９内の現像剤を供給スクリュ８によって跳ね上げることで、現像剤面よりも常に上方にある現像剤排出口９４へ現像剤を送り込み装置外部へ排出することができる。つまり、現像剤をトナー補給口９５から補給することで過剰となった供給搬送路９内の現像剤をオーバーフローによって現像剤排出口９４から排出しない。これにより、上記した理由で現像剤排出口９４が詰まってしまうのを抑制することができる。よって、現像剤排出口９４を詰まらせることなく現像排出口から現像剤を装置外部へ適切に排出することができる。したがって、現像剤排出口９４を詰まらせることなく現像剤を適切に装置外部へ排出し、現像装置内の現像剤量が必要以上に多くなるのを抑制できる。
また、現像剤搬送路内の現像剤の有無を検知する現像剤検知手段である現像剤検知センサ９７，９８を有している。供給スクリュ８によって跳ね上げた現像剤を排出する構成では、現像剤の排出量がコントロールできず、現像装置内の現像剤量が把握できない。そのため、現像剤検知センサ９７，９８を設け現像装置内の現像剤の量を検知することを可能とすることで、現像剤の量の変動状況をトナー補給や現像剤排出制御にフィードバックすることが可能になる。
また、本実施形態によれば、供給搬送路９は現像剤に搬送力を付与する現像剤搬送部材である供給スクリュ８を有しており、上記現像剤跳ね上げ手段が供給スクリュ８であることで、現像剤を跳ね上げて現像剤排出口９４に送り込むため専用の部材を新たに設ける必要がないので、現像装置内の省スペース化やコスト削減が可能となる。
また、本実施形態によれば、上記現像剤搬送路は、現像ローラ５の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、現像ローラ５に現像剤を供給する現像剤供給搬送路９である供給搬送路９と、感光体１と対向する箇所を通過後の現像ローラ５上から回収された現像剤を現像ローラ５の軸線方向に沿って、且つ、供給搬送路９と同方向に搬送する現像剤回収搬送路である回収搬送路７と、現像に用いられずに供給搬送路９の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、現像ローラ５から回収され回収搬送路７の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、現像ローラ５の軸線方向に沿って、且つ、余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌しながら供給搬送路９とは逆方向に搬送し、攪拌後の攪拌現像剤を供給搬送路９に供給する現像剤搬送路である攪拌搬送路１０とであり、回収搬送路７の搬送方向下流側と攪拌搬送路１０の搬送方向上流側との間に現像剤検知センサ９７を設けている。これにより、現像剤検知センサ９７が設けられた場所は、過剰の現像剤が入ると現像剤の対流が発生して現像剤の嵩が上昇する場所であり、且つ、対流が現像ローラ５とケースとの開口部より前で現像剤の嵩上昇を検知することができる場所である。そのため、対流による急激な嵩の上昇で高い検知感度を得ることが可能であり、且つ、対流による嵩上昇が現像ローラ５とケースとの開口部に達する前に現像剤有りを検知し、現像剤溢れや連れ回りなどの現像剤過剰による不具合を現像剤検知センサ９７の出力から未然に察知することができる。
また、本実施形態によれば、現像剤検知センサ９８を供給搬送路９の搬送方向下流側に設けている。これにより、供給搬送路９の現像剤が少なくなったときに現像剤が枯渇し始める位置で検知するため、供給搬送路９の搬送方向下流側で現像剤が枯渇するなどの不具合を現像剤検知センサ９８の出力から未然に察知することができる。
また、本実施形態によれば、供給搬送路９の搬送方向下流側に設けられた現像剤検知センサ９７，９８の検知結果に基づいて、トナー補給口９５からの現像剤の補給を制御部によって制御する。これにより、現像装置の現像剤容量の上限を検知する現像剤検知センサ９７と、現像剤容量の下限を検知する現像剤検知センサ９８との二つの現像剤検知センサ９７，９８を設けることにより、現像剤容量の上下限の両方を検知することが可能となるので、これをフィードバックして現像装置内の現像剤容量をコントロールすることにより、全自動で現像装置の現像剤容量を適切な範囲にすることができる。
また、本実施形態によれば、現像剤検知センサ９７，９８の検知結果に基づいて現像剤排出に係る動作を制御部によって制御する。これにより、現像剤検知センサ９７，９８で現像装置内の現像剤の量を検知し、上記制御部による現像剤排出動作へフィードバックを行うことにより、現像剤を排出して現像装置内の現像剤の量を制御することができ、現像装置内の現像剤量を安定に保つことが可能となる。
また、本実施形態によれば、現像剤排出口９４に送り込まれた現像剤を装置外部へ搬送する現像剤排出手段である排出搬送スクリュ２ａを有しており、制御部が行う上記現像剤排出に係る動作の制御は、少なくとも排出スクリュの駆動制御である。。これにより、現像剤の排出時のみに排出スクリュの駆動を行うことができ省エネルギー化が可能となる。
また、本実施形態によれば、現像剤排出口９４を開閉するシャッタ手段であるシャッタ９６を有しており、制御部が行う上記現像剤排出に係る動作の制御は、少なくともシャッタ９６の開閉動作制御である。これにより、現像装置４内の現像剤が適正な量以下の状態であるにもかかわらず現像剤排出口９４から現像剤が排出され、現像装置４内の現像剤量が必要量を下回り、感光体１への現像剤の供給が不安定になるのを抑制することができる。さらに、現像装置内の古い現像剤と充分に撹拌される前に補給したばかりの多くの新しい現像剤が現像剤排出口９４に送られるのを抑制することが可能となり、比較的新しい現像剤を多く排出してしまうといった資源の無駄を防ぐことが可能となる。
また、本実施形態によれば、上記現像剤搬送路内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段であるトナー濃度センサと、上記現像剤搬送路にトナーとキャリアとからなる現像剤を補給する現像剤補給手段であるトナー補給制御装置とを有しており、トナー補給制御装置は、トナーとキャリアとを独立制御で上記現像剤搬送路に補給可能であり、トナー濃度センサの検知結果に基づいてトナーとキャリアとの補給割合を設定する。これにより、キャリアとトナーとを独立に補給できるため、現像剤枯渇を未然に防ぐための現像剤検知センサ９７，９８が現像剤無しを検知して補給を要求したときに、現像装置内の現像剤と同等のＴＣの現像剤を補給することができるため、現像剤の補給によって現像装置内のＴＣを変化させないことが可能になり、ＴＣ変動による画像濃度の変動などの不具合が生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、現像手段と、感光体１、帯電手段である帯電器、クリーニング手段であるドラムクリーニング装置より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、複写機本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジ１８において、現像手段として本発明の現像装置４を用いることにより、現像剤排出口９４を詰まらせることなく現像剤を適切に装置外部へ排出し、現像装置内の現像剤量が必要以上に多くなるのを抑制でき、且つ、現像装置などのメンテナンスを容易に行うことができる。
また、本実施形態によれば、感光体１と、感光体１に担持された潜像を現像する現像手段と、上記現像手段に現像剤を補給する現像剤補給手段であるトナー補給制御装置を備えた画像形成装置である複写機において、上記現像手段として本発明の現像装置４を用いることにより、現像剤排出口９４を詰まらせることなく現像剤を適切に装置外部へ排出し、現像装置内の現像剤量が必要以上に多くなるのを抑制できる。よって、現像ローラ５への現像剤汲み上げや現像ローラ５からの現像に用いた現像剤の脱離などが適正に行われるので、感光体１上の潜像が適切に現像され良好な画像を得ることができる。なお、トナー補給制御装置を現像装置４の構成要素として設けても同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態によれば、現像装置４と、感光体１、帯電器、ドラムクリーニング装置より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、複写機本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジと、現像装置４に現像剤を補給するトナー補給制御装置とを備えた複写機において、プロセスカートリッジとして本発明の現像装置を有するプロセスカートリッジ１８を用いることにより、現像剤排出口９４を詰まらせることなく現像剤を適切に装置外部へ排出し、現像装置内の現像剤量が必要以上に多くなるのを抑制できる。よって、現像ローラ５への現像剤汲み上げや現像ローラ５からの現像に用いた現像剤の脱離などが適正に行われるので、感光体１上の潜像が適切に現像され良好な画像を得ることができる。また、現像装置４などのメンテナンスを容易に行うことができる。なお、トナー補給制御装置を現像装置４の構成要素として設けても同様の効果を得ることができる。

本発明の特徴部である現像装置の概略構成図。 本実施形態に係る複写機の概略構成図。 現像装置及び感光体の概略構成図。 現像剤の流れを説明する現像装置の斜視断面図。 現像装置内の現像剤の流れの模式図。 現像装置の外観斜視図。 現像剤排出口にシャッタを設けた現像装置の斜視断面図。 シャッタの開閉動作の制御に係るブロック図。 現像剤排出口をシャッタで開口した状態の現像装置の断面図。 現像剤排出口をシャッタで閉口した状態の現像装置の断面図。 現像剤検知センサの配置位置を示した現像装置の模式図。 フィードバック制御図。 現像装置内での現像剤溢れの発生メカニズムを示した模式図。 現像剤投入量と現像剤嵩の関係とを示すグラフ。 現像剤検知センサの出力と現像装置内の現像剤量との関係を示すグラフ。 現像剤排出口近傍の拡大説明図、（ａ）は、現像装置内の現像剤量に変化がない定常状態、（ｂ）は、現像剤排出口の位置で滞留現像剤Ｔの嵩が増加した状態、（ｃ）は、排出口下端部が排出口下流端部から排出口上流端部まで滞留現像剤に覆われた状態。 図１６（ｃ）の状態の現像剤排出口近傍を上方から見た模式図。

符号の説明

１ 感光体
２ 排出搬送路
２ａ 排出搬送スクリュ
４ 現像装置
５ 現像ローラ
６ 回収スクリュ
７ 回収搬送路
８ 供給スクリュ
８ａ 回転軸
８ｂ 羽部
９ 供給搬送路
１０ 攪拌搬送路
１１ 攪拌スクリュ
１２ 現像ドクタ
１４ 張架ローラ
１５ 駆動ローラ
１６ 二次転写バックアップローラ
１７ 中間転写ユニット
１８ プロセスカートリッジ
２０ 画像形成ユニット
２１ 光書込ユニット
２２ 二次転写装置
２３ 張架ローラ
２４ 紙搬送ベルト
２５ 定着装置
２６ 定着ベルト
２７ 加圧ローラ
９０ ベルトクリーニング装置
９１ 供給開口部
９２ 余剰開口部
９３ 回収開口部
９４ 現像剤排出口
９５ トナー補給口
９６ シャッタ
９７ 現像剤検知センサ
９８ 現像剤検知センサ
１００ プリンタ部
１１０ 中間転写ベルト
１３３ 第一仕切り壁
１３４ 第二仕切り壁
１３５ 仕切り壁

Claims (15)

1. 現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、
   該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給領域では該現像剤担持体に現像剤を供給しながら現像剤を搬送する現像剤搬送路と、
   現像剤補給手段から該現像剤搬送路へ現像剤を補給するための現像剤補給口とを備えた現像装置において、
   該現像剤搬送路内の箇所の、現像剤面よりも常に上方となる所定の高さに設けられた、現像剤を装置外部に排出する現像剤排出口と、
   該現像剤搬送路内の現像剤を跳ね上げて該現像剤排出口に現像剤を送り込む現像剤跳ね上げ手段と、
   上記現像剤搬送路内の現像剤の有無を検知する現像剤検知手段とを有することを特徴とする現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、
   上記現像剤搬送路は現像剤に搬送力を付与する現像剤搬送部材を有しており、
   上記現像剤跳ね上げ手段は該現像剤搬送部材であることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または２の現像装置において、
   上記現像剤搬送路は、上記現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給搬送路と、上記潜像担持体と対向する箇所を通過後の該現像剤担持体上から回収された現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該現像剤供給搬送路と同方向に搬送する現像剤回収搬送路と、現像に用いられずに該現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、該現像剤担持体から回収され該現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該余剰現像剤と該回収現像剤とを攪拌しながら該現像剤供給搬送路とは逆方向に搬送し、攪拌後の攪拌現像剤を該現像剤供給搬送路に供給する現像剤攪拌搬送路とであり、
   該現像剤回収搬送路の搬送方向下流側と攪拌搬送路の搬送方向上流側との間に、上記現像剤検知手段を設けたことを特徴とする現像装置。
4. 請求項３の現像装置において、
   上記現像剤検知手段を上記供給搬送路の搬送方向下流側にも設けたことを特徴とする現像装置。
5. 請求項４の現像装置において、
   上記供給搬送路の搬送方向下流側に設けられた上記現像剤検知手段の検知結果に基づいて、上記現像剤補給口からの現像剤の補給を制御する制御手段を有することを特徴とする現像装置。
6. 請求項１、２、３、４または５の現像装置において、
   上記現像剤検知手段の検知結果に基づいて現像剤排出に係る動作を制御する第２の制御手段を有することを特徴とする現像装置。
7. 請求項６の現像装置において、
   上記現像剤排出口に送り込まれた現像剤を装置外部へ搬送する現像剤排出手段を有しており、上記第２の制御手段が行う上記現像剤排出に係る動作の制御は、少なくとも該現像剤排出手段の駆動制御であることを特徴とする現像装置。
8. 請求項６または７の現像装置において、
   上記現像剤排出口を開閉するシャッタ手段を有しており、上記第２の制御手段が行う上記現像剤排出に係る動作の制御は、少なくとも該シャッタ手段の開閉動作制御であることを特徴とする現像装置。
9. 請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置において、
   上記現像剤搬送路内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
   該現像剤搬送路にトナーとキャリアとからなる現像剤を補給する現像剤補給手段とを有しており、該現像剤補給手段は、トナーとキャリアとを独立制御で該現像剤搬送路に補給可能であり、該トナー濃度検知手段の検知結果に基づいてトナーとキャリアとの補給割合を設定することを特徴とする現像装置。
10. 現像手段と、像担持体、帯電手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジにおいて、
    現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
11. 現像手段と、像担持体、帯電手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジにおいて、
    現像手段として、請求項９の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
12. 潜像を担持する像担持体と、
    該像担持体に担持された潜像を現像する現像手段と、
    該現像手段に現像剤を補給する現像剤補給手段とを備えた画像形成装置において、
    該現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
13. 潜像を担持する像担持体と、
    該像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
    該現像手段として、請求項９の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
14. 現像手段と、像担持体、帯電手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジと、
    該現像手段に現像剤を補給する現像剤補給手段とを備えた画像形成装置において、
    該プロセスカートリッジとして、請求項１０のプロセスカートリッジを用いたことを特徴とする画像形成装置。
15. 現像手段と、像担持体、帯電手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、
    該プロセスカートリッジとして、請求項１１のプロセスカートリッジを用いたことを特徴とする画像形成装置。

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